圖為研究團隊展示的“雷鳥反應堆”。

圖片來源：加拿大不列顛哥倫比亞大學

據《自然》雜志20日發表的成果，名為“雷鳥反應堆”的裝置以一種突破性的電化學方法，成功提升了核聚變速率。實驗展示了粒子加速器如何用低能量電化學過程，在高得多的能級上影響核反應速率。該進展為下一步更廣泛、更高效驅動核聚變的研究鋪平道路。

核聚變是太陽的能量來源，涉及兩個輕原子核結合成一個較重原子核并釋放出能量的過程。人們認為核聚變有潛力成為清潔能源，但目前的聚變反應堆，還不能產生足夠的聚變事件來產出更多的能量。

一個控制聚變速率的因素是燃料密度。密度越高，粒子碰撞可能性越大，從而增加聚變發生的概率。有一種聚變方案是通過結合磁場、溫度和壓力，壓縮核燃料(通常是氘的等離子體，氘是氫的重同位素)，使之達到聚變發生的臨界狀態，但這一技術一直處于開發中。

此次，加拿大不列顛哥倫比亞大學研究團隊探索了一種提升氘聚變速率的全新路徑。他們利用電化學原理，設計了一個臺式粒子加速器，命名為“雷鳥反應堆”。該裝置用一束氘離子流轟擊鈀靶，隨著植入鈀中的氘濃度升高，在已植入的氘和束流中新進入的氘之間碰撞引發的聚變速率也隨之增加，直至達到穩定狀態。

鈀靶還連接一個電化學電池，當電池啟動時，會有更多氘注入靶中增加聚變速率。平均而言，與沒有電化學加載相比，聚變速率增加了15%。研究團隊介紹說，目前“雷鳥反應堆”每輸入15瓦的能量僅能產生約十億分之一瓦。

在同時發表的新聞與觀點文章中，專家認為，高效核聚變目前仍然是個難題，這一方法距離實現能量輸出超過輸入仍有距離。盡管如此，“使用電化學方法來增加核聚變速率是一個重大成就”，因為“憑借涵蓋了核物理、化學和材料科學的技術進展，科學家正為利用可獲取的臺式核反應堆驅動低能核聚變的更廣泛研究鋪平了道路。”